Anteriormente, solo los modelos pasivos de golpe de calor han sido bien establecidos. Este modelo de golpe de calor por esfuerzo está libre de limitaciones importantes e imita más de cerca la fisiopatología humana. No es posible estudiar eficazmente el golpe de calor en humanos porque es una condición potencialmente mortal.

Este modelo preclínico conserva las características clínicas del golpe de calor por esfuerzo humano. Esta técnica ayuda a probar los efectos de la velocidad de enfriamiento en la recuperación del golpe de calor por esfuerzo, las comorbilidades de la ingestión de drogas, así como las consecuencias a largo plazo de la exposición al golpe de calor. Demostrando el procedimiento estará Jamal Alzahrani, un estudiante de doctorado senior del laboratorio del Dr. Clanton.

Después de anestesiar al ratón, use lubricante para los ojos como el ungüento veterinario para proteger los ojos del animal de daños o lesiones durante la cirugía. Para preparar el sitio quirúrgico, afeite la parte inferior del abdomen con cortapelos de animales pequeños o un removedor de pelo disponible comercialmente. Administrar la primera dosis de 0,1 miligramos subcutáneos por kilogramo de buprenorfina.

Frote el área con tres lavados de povidona yodada o clorhexidina, seguido de un enjuague con alcohol isopropílico al 70%, luego transfiera el mouse al área quirúrgica, use una cortina adhesiva para aislar el sitio quirúrgico en el ratón. Usando instrumentos estériles en técnica aséptica, haga una incisión de aproximadamente un centímetro en la línea media a lo largo de la línea alba a unos 0,5 centímetros del margen costal, luego separe la piel de la capa muscular y haga una incisión ligeramente más pequeña en la línea alba teniendo cuidado de no dañar los intestinos u órganos internos. Una vez que la capa muscular esté abierta, coloque el telémetro estéril en la cavidad intraperitoneal frente a las arterias y venas caudales y dorsal a los órganos digestivos para permitir que flote libremente.

Cierre la abertura abdominal con una sutura absorbible estéril de 5-O y cierre la piel con una simple sutura interrumpida con sutura de prolina 5-O. Coloque el ratón en su jaula limpia con una almohadilla térmica de microondas acurrucada debajo de la jaula. Monitoree al ratón cada 15 minutos durante la primera hora de recuperación de la anestesia y luego regrese a la instalación de alojamiento de animales.

La noche antes del protocolo de golpe de calor por esfuerzo, coloque el ratón en la cámara ambiental a temperatura ambiente para aclimatarse a la cámara. Utilice el sistema de adquisición de datos para recopilar la temperatura central continua o TC promediada durante intervalos de 30 segundos durante la noche. En la mañana del protocolo de golpe de calor por esfuerzo, asegúrese de que el ratón esté en o por debajo del rango normal de temperatura diurna de 36 a 37.5 grados Celsius antes de aumentar la temperatura de la cámara para asegurarse de que el ratón no tenga fiebre o haya experimentado estrés indebido durante este período.

Una vez que el ratón esté estable y dentro de un rango de temperatura central normal en reposo, retire la comida y el agua y pese al animal. Cierre la puerta de la cámara y aumente la temperatura de la cámara a un objetivo de 37,5 grados centígrados y de 40 a 50% de humedad relativa o la temperatura y humedad ambiental deseadas. Verifique la temperatura y la humedad de la cámara con un monitor de temperatura y humedad calibrado.

Rodee la cámara con una cortina opaca para mantener la luz y las perturbaciones mínimas durante el protocolo. Supervise el ratón continuamente durante el protocolo a través de cámaras remotas iluminadas por infrarrojos. Enfoca la segunda cámara en el monitor de temperatura y humedad colocado cerca de la rueda de rodadura.

Realice ajustes en el controlador para el punto de ajuste de la cámara ambiental para garantizar lecturas de temperatura precisas cerca del animal. Una vez que la cámara haya alcanzado su temperatura objetivo medida por la segunda cámara en el monitor de temperatura, abra rápidamente la puerta de la cámara y coloque el mouse en la rueda de carrera forzada. Inicie el protocolo de rueda de carrera forzada a una velocidad de 2,5 metros por minuto y aumente la velocidad en 0,3 metros por minuto cada 10 minutos hasta que el mouse alcance una temperatura central de 41 grados centígrados.

Una vez que se haya alcanzado la temperatura central, permita que la velocidad permanezca constante hasta que se produzca la limitación de los síntomas, caracterizada por una aparente pérdida de conciencia, una caída hacia atrás o un desmayo, y la incapacidad de continuar corriendo o aferrándose a la rueda. Confirme el punto de tiempo en el que el ratón tiene tres rotaciones hacia atrás en la rueda sin signos de una respuesta física. Alternativamente, identifique el punto final humano siguiendo las reglas locales de IACUC para determinar cuándo detener el protocolo.

Este criterio de valoración está ligeramente por encima de la limitación de los síntomas en prácticamente todos los ratones. Para realizar el protocolo de enfriamiento rápido, detenga la rueda una vez que el mouse alcance la limitación de síntomas y retire el mouse inmediatamente de la rueda de carrera forzada. Pesa el ratón y colócalo de nuevo en su jaula doméstica para recuperarlo a temperatura ambiente.

Durante este tiempo, deje la puerta de la cámara abierta y devuelva el punto de ajuste de la incubadora a temperatura ambiente para permitir que la cámara se enfríe rápidamente, lo que resulta en una supervivencia a largo plazo superior al 99%. Para realizar una exposición más severa al golpe de calor por esfuerzo, mantenga la jaula del animal dentro de la cámara de 37.5 grados Celsius durante el protocolo de golpe de calor por esfuerzo. Cuando el animal alcance la limitación de los síntomas, permítale permanecer en la rueda de carrera hasta que vuelva a la conciencia según lo observado por la cámara remota, luego retire rápidamente el mouse de la rueda de carrera y devuélvalo directamente a su jaula precalentada para dar como resultado un perfil de enfriamiento mucho más lento, esencialmente eliminando la fase hipotérmica de golpe de calor por esfuerzo.

Retire la parte superior del filtro de la jaula durante este tiempo para mejorar el equilibrio con la cámara. Se puede usar una jaula de recuperación preenfriada a temperatura ambiente para realizar un procedimiento alternativo menos severo para dar como resultado una fase hipotérmica suprimida con una tasa de supervivencia del 100% Para el protocolo de golpe de calor por esfuerzo severo, monitoree cuidadosamente a los ratones durante la recuperación y verifique continuamente los puntos finales humanos, incluidos los movimientos normales durante la recuperación, como el aseo, respiración normal y lamer. Controle la temperatura central durante este tiempo.

Es poco probable que los ratones se recuperen si su temperatura central invierte la dirección durante la fase de recuperación, eventualmente superando los 40 grados centígrados. En tal caso, finalice el experimento y continúe evaluando el ratón para los puntos finales humanos estándar. Los perfiles termorreguladores típicos durante la totalidad del protocolo de golpe de calor por esfuerzo en la recuperación temprana de un ratón comprenden cuatro fases distintas que se pueden definir como la etapa de calentamiento de la cámara, la etapa de ejercicio incremental, la etapa de ejercicio en estado estacionario y una etapa de recuperación mediante un método de enfriamiento rápido o lento.

Para el modelo severo, el perfil de temperatura de recuperación indicó que la temperatura central se mantuvo por encima de los 37 grados centígrados durante el período de recuperación de dos horas. Los ratones hembra eran más resistentes al golpe de calor en este modelo y corrían distancias casi dos veces más largas que los ratones machos. No se observaron diferencias en el tiempo requerido para recuperarse a 39,5 grados centígrados en los dos modelos.

Sin embargo, el tiempo para enfriarse a la temperatura ambiental de 37,5 grados centígrados se prolongó considerablemente. Lo más importante es el seguimiento cuidadoso de los animales en todo momento post-cirugía y post-esfuerzo de golpe de calor. Este método ha ayudado a estudiar los efectos a largo plazo de la exposición al golpe de calor hasta varios meses, y también nos ha permitido medir los efectos de factores adicionales en la enfermedad por golpe de calor, como la ingestión de medicamentos antiinflamatorios no esteroideos y epigenética.